超导-半导体-超导纳米线约瑟夫森结可以实现栅压可调的transmon量子比特，即gatemon和安德列夫量子比特等。这类混合结的安德列夫谱和电流-相位关系可以受偏压调制，因而可以原位改变非谐性和电荷色散。在强磁场下，这种纳米线边缘还可能存在马约拉那零能模，有可能用于实现拓扑量子比特。2015年，丹麦哥本哈根大学的研究组首次用InAs纳米线实现了这种量子比特，但研究人员一直只能在弱磁场下保持量子比特的相干特性，在强磁场下其相干特性快速退化。

近日，哥本哈根大学的研究组对这种InAs纳米线的gatemon量子比特进行了优化，制备并表征了在1T的面内磁场下仍然保持相干的混合量子比特。其采用NbTiN做量子比特的外围电路，外延铝的InAs做纳米线，栅电极通过片上LC滤波器抑制微波的耗散。CuBe的样品盒上贴了Eccosorb薄膜，减少微波和红外辐射。由于干涉效应，比特的能谱随磁场周期变化，在第一和第二旁瓣上还能观察到安德列夫态与比特相互作用引起的额外激发谱。在零磁场和50mT磁场下，能量弛豫时间T1达到5.0μs，在1T强磁场下，T1还能达到0.57μs。

这种强磁场下保持相干的gatemon可能开启一些新的研究方向，例如实现马约拉纳零能模构建拓扑计算系统，研究安德列夫束缚态等亚能隙特性，控制基于自旋系综的量子存储器，以及通过自旋杂质的极化研究1/f噪声的机理等。

论文信息：https://arxiv.org/abs/2101.05194v1